金屬錳生產(chǎn)中硫酸錳溶液深度凈化的研究

張麗云，李春霞，韋婷婷，陳發(fā)明，謝 彥

(1. 中信大錳礦業(yè)有限責任公司，廣西 南寧 530029； 2. 中信大錳礦業(yè)有限責任公司 大新錳礦分公司，廣西 大新 532315)

0 前 言

現(xiàn)有金屬錳生產(chǎn)穩(wěn)定性差，受礦源變化制液質量得不到保障，電解槽液pH值逐漸升高析氫析氨嚴重，產(chǎn)量下降明顯而且成本居高不下。反應出現(xiàn)有的電解金屬錳工藝尚有不穩(wěn)定和缺陷之處，特別是除雜方法單一、缺乏對新型除雜方法的研究和創(chuàng)新，以及電解應對指標變化時如何作出相應調整的方法過少而且效果不佳，這都是制約著電解金屬錳生產(chǎn)的最大問題。為此，我們需要探索新的除雜工藝以優(yōu)化溶液質量來達到生產(chǎn)高質量的金屬錳。

1 實驗部分

1.1 實驗目的

1)考察在不同的pH條件下加入相同量SDD的除雜效果。

2)考察在相同的pH下加入不同量SDD的除雜效果。

3)考察在最佳的pH和SDD加入量條件下加入不同量硫化鋇的除雜效果。

4)考察硫化除雜后液凈置后的除雜效果。

1.2 實驗方法

取生產(chǎn)陽極液補加硫酸，加入碳酸錳粉消耗溶液中的硫酸，并將溶液含Mn2+量提高到電解要求的濃度，浸出液中加入少量二氧化錳和氨水除去鐵離子。

量取一定量陽極液于燒杯中，按浸出液錳濃度為40 g/L左右添加碳酸錳粉和硫酸。制備硫酸錳溶液采用全碳酸錳粉浸出，實驗要求將余酸控制在2 g/L以下，(NH4)2SO4115 g/L以上，Mn2+37～40 g/L，中和除鐵的pH值均調到5.5～5.7。中和液中加入硅藻土(按1 g/L加)攪拌陳化，過濾，取樣檢測。

取以上浸出中和濾液加入硫化劑硫化，攪拌并加入一定量的助濾劑(硅藻土)，過濾，取樣檢測。濾液滴加H2O2(按0.05 g/L加)深度除鐵，靜置12～24 h，過濾取樣檢測溶液中各微量元素[1]。

2 實驗結果與討論

2.1 pH值對除重效果的影響

取中和液3 000 mL分成6份，每份500 mL，用氨水調節(jié)pH值分別為5.5、5.7、5.9、6.1、6.3、6.5，各加入7%的SDD溶液3.0 mL。常溫下攪拌15 min后過濾并取樣檢測，實驗結果見表1。

從表1數(shù)據(jù)可以看出：當pH=6.1時，溶液中Co的濃度明顯下降，達到生產(chǎn)指標要求。當pH值上升時，各重金屬元素含量均大幅度下降，當pH=6.5時除雜效果最好。說明pH值越高，除雜效果越好。結合電解生產(chǎn)工藝的要求，本實驗將除雜的pH值控制在6.3～6.5之間[2]。

表1 不同的pH條件下加入相同量SDD實驗結果 %

2.2 SDD加入量對除重效果的影響

取1 500 mL中和液用氨水將pH值調至6.5平均分成3份，每份500 mL，分別于3份溶液中滴加不同量的7% SDD溶液，常溫下攪拌15 min后過濾并取樣檢測。

表2 相同的pH 下加入不同量SDD實驗結果

從表2數(shù)據(jù)可以看出：pH值為6.5，加SDD量為3.0 mL(即加0.30 g SDD每升溶液)時重金屬雜質含量明顯下降，除了Zn 外其他重金屬含量均達到生產(chǎn)指標的要求?？紤]到生產(chǎn)的要求，實驗將繼續(xù)研究在最佳SDD加入量的條件下，加入適量的BaS進行輔助除雜的效果。

2.3 BaS加入量對除重效果的影響

取2 000 mL中和液平均分為4份，每份500 mL，在pH=6.50、SDD加入量為0.3 g每升溶液(SDD的濃度為7%)，BaS的加入量分別為0，0.1，0.2，0.3 g，常溫條件下攪拌15 min后過濾并取樣檢測。

表3 定pH值和定SDD加入量加入不同量BaS

由表3數(shù)據(jù)可以看出，pH值為6.5，SDD加入量為0.30 g/L的硫酸錳溶液，當BaS加入量為0.4 g/L時除雜效果最好，重金屬鋅離子的含量明顯下降，可以達到0.000 021 g/L。當BaS的加入量為0.6 g/L時除雜效果沒有明顯變化[3]。因此，選擇BaS加入量為0.4 g/L作為本試驗的最佳條件。

2.4 硫化除重后液凈置后的除雜效果

根據(jù)以上數(shù)據(jù)取最佳條件進行重復試驗，除雜后溶液2 000 mL分成4份，每份500 mL，分別加入不同試劑攪拌后于45℃恒溫水浴靜置24 h。試驗數(shù)據(jù)如下表1所示。

根據(jù)表5數(shù)據(jù)可以看出：溶液中加入H2O2后鐵離子含量明顯降低，其他重金屬雜質含量均有所降低，但效果不明顯；溶液中加入活性炭后鐵離子含量并未降低，其他重金屬雜質含量均明顯下降；溶液中加入硫酸鋁后各重金屬雜質含量均未有明顯下降；采用H2O2和活性炭混合加入靜置除雜的效果最為理想，因此我們將H2O2和活性炭混合加入的方法作為靜置除雜的方法[1]。

表4 凈置實驗數(shù)據(jù)

4 結 論

根據(jù)實際生產(chǎn)的要求，本實驗考察了在硫酸錳溶液中分別采用硫化劑SDD、BaS以及SDD+BaS混合硫化除雜的方法，并研究了配合使用靜置劑H2O2、活性炭、硫酸鋁進行靜置除雜的工藝條件。實驗確定了SDD的加入量為0.3 g/L、BaS加入量為0.4 g/L和H2O2按0.5 g/L、活性炭按0.5 g/L混合加入分別作為進行硫化除雜和靜置除雜的最優(yōu)條件。按照本實驗工藝條件可以達到硫酸錳溶液深度凈化的目的，為生產(chǎn)高純金屬錳奠定了基礎。